Question

8．軟錳礦（主要成分MnO₂，雜質金屬元素Fe、Al、Mg等）的水懸濁液與煙氣中SO₂反應可制備MnSO₄•H₂O，反應的化學方程式為：MnO₂+SO₂=MnSO₄
（1）純度為75%的軟錳礦17.40g最多能氧化3.36　L（標準狀況）SO₂．
（2）已知：Ksp[Al（OH）₃]=1×10^-33，Ksp[Fe（OH）₃]=3×10^-39，pH=7.1時Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺（使其濃度小于1×10^-6mol•L^-1），需調節(jié)溶液pH范圍為5.0＜pH＜7.1．
（3）如圖可以看出，從MnSO₄和MgSO₄混合溶液中結晶MnSO₄•H₂O晶體，需控制結晶溫度范圍為高于60℃．
（4）準確稱取0.1800gMnSO₄•H₂O樣品置于錐形瓶中，加入適量H₂PO₄和NH₄NO₃溶液，加熱使Mn²⁺全部氧化成Mn³⁺，用c（Fe²⁺）=0.0500mol•L^-1的標準溶液滴定至終點（滴定過程中Mn³⁺被還原為Mn²⁺），消耗Fe²⁺溶液20.00mL．計算MnSO₄•H₂O樣品的純度為94%（結果保留兩位有效數(shù)字）
（5）實驗室可由軟錳礦（主要成分為MnO₂）制備KMnO₄，方法如下：高溫下使軟錳礦與過量KOH（s）和KClO₃（s）反應，生成K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl；用水溶解，濾去殘渣；酸化濾液，K₂MnO₄轉化為MnO₂和KMnO₄；再濾去沉淀MnO₂，濃縮結晶得到KMnO₄晶體．用軟錳礦制備K₂MnO₄的化學方程式是：KClO₃+3MnO₂+6KOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（6）取300mL 0.2mol/L的KI溶液與一定量的酸性KMnO₄溶液恰好反應，生成等物質的量的I₂和KIO₃，則消耗KMnO₄的物質的量的是0.032mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)MnO₂+SO₂=MnSO₄可知，n（SO₂）=n（MnO₂）；
（2）pH=7.1時Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺，結合Al（OH）₃完全變成沉淀時的pH、Fe（OH）₃完全變成沉淀時的pH分析；
（3）從MnSO₄和MgSO₄混合溶液中結晶MnSO₄•H₂O晶體，根據(jù)圖上信息，高于60℃以后MnSO₄•H₂O的溶解度減小，而MgSO₄•6H₂O的溶解度增大，因此控制結晶溫度范圍是高于60℃；
（4）根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒：n（Mn³⁺）×1=n（Fe²⁺）×1=0.02L×0.0500mol=1.00×10^-3mol，根據(jù)Mn元素守恒，m（MnSO₄•H₂O）=1.00×10^-3mol×169g/mol=0.169g，以此計算純度；
（5）反應物為KOH、KClO₃、MnO₂，生成物為K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl、水，利用質量守恒定律書寫反應方程式；
（6）n（KI）=0.06mol，與一定量的酸性KMnO₄溶液恰好反應，生成等物質的量的I₂和KIO₃，則n（I₂）=n（KIO₃）=0.02mol，結合化合價的變化計算轉移的電子的數(shù)目，可計算消耗KMnO₄的物質的量．

解答 解：（1）根據(jù)MnO₂+SO₂=MnSO₄可知，n（SO₂）=n（MnO₂）=$\frac{17.4g}{87g/mol}$×75%=0.15mol，其體積為0.15mol×22.4L/mol=3.36L，
故答案為：3.36；
（2）pH=7.1時Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺，氫氧化鋁完全變成沉淀時的pH：Ksp[Al（OH）₃]=1×10^-33=c（Al³⁺）×c³（OH^-），c（Al³⁺）=1×10^-6mol•L^-1，解得：c（OH^-）=1×10^-9mol•L^-1，c（H⁺）=1×10^-5mol•L^-1pH=5，同理Fe（OH）₃完全變成沉淀時，pH約為3.5，故pH范圍是：5.0＜pH＜7.1，故答案為：5.0＜pH＜7.1；
（3）從MnSO₄和MgSO₄混合溶液中結晶MnSO₄•H₂O晶體，根據(jù)圖上信息，高于60℃以后MnSO₄•H₂O的溶解度減小，而MgSO₄•6H₂O的溶解度增大，因此控制結晶溫度范圍是高于60℃這樣可以得到純凈的MnSO₄•H₂O，故答案為：高于60℃；
（4）根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒：n（Mn³⁺）×1=n（Fe²⁺）×1=0.02L×0.0500mol=1.00×10^-3mol，根據(jù)Mn元素守恒，m（MnSO₄•H₂O）=1.00×10^-3mol×169g/mol=0.169g，純度為$\frac{0.169g}{0.18g}$×100%=94%，
答：MnSO₄•H₂O樣品的純度為94%；
（5）反應物為KOH、KClO₃、MnO₂，生成物為K₂MnO₄（錳酸鉀）和KCl、水，該反應為6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：6KOH+KClO₃+3MnO₂═3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（6）n（KI）=0.06mol，與一定量的酸性KMnO₄溶液恰好反應，生成等物質的量的I₂和KIO₃，則n（I₂）=n（KIO₃）=0.02mol，共失去電子的物質的量為2×0.02mol+0.02mol×[5-（-1）]=0.16mol，則消耗KMnO₄的物質的量的是$\frac{0.16mol}{7-2}$=0.032mol，
故答案為：0.032．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，為高頻考點，明確各個物理量之間關系是解本題關鍵，注意轉移電子守恒的靈活運用，題目難度不大．